Во время руководства институтом проявились незаурядные организаторские способности Алексея Ивановича. Прибыв в НИИ-4, он грамотно организовал прием, подбор и расстановку научных кадров. В короткие сроки были сформированы научные и обслуживающие подразделения, организована финансово-хозяйственная деятельность института. Период становления НИИ-4 был сокращен до полутора — двух лет благодаря энергичным действиям Нестеренко и его заместителей и помощи со стороны руководства Министерства вооруженных сил.
В конце 1940-х — начале 1950-х годов, как и в последующие периоды, достижения института в выполнении научно-исследовательских работ были связаны с именами многих выдающихся ученых, работавших в НИИ-4. Кроме заместителей Нестеренко Якова Борисовича Шора и Георгия Александровича Тюлина, можно назвать Михаила Клавдиевича Тихонравова, Николая Гавриловича Чернышева, Павла Ефимовича Эльясберга, Георгия Степановича Нариманова и др.
В подборе кадров для института была немалая заслуга Нестеренко. Так, Алексей Иванович узнал, что в НИИ-1 Министерства авиационной промышленности работает группа М. К. Тихонравова, которая занимается созданием ракет дальнего действия и использованием их для полета человека в космос. Он пригласил к себе Тихонравова и после беседы предложил всей группе перейти в НИИ-4, при условии, что она будет работать по профилю института. Одновременно договорились, что Нестеренко не будет препятствовать работе группы сверх плана над своей темой.
С 1947 года под руководством Михаила Клавдиевича Тихонравова проводились исследования возможных путей развития компоновочных схем ракет большой дальности. В 1947–1951 годах Тихонравов сформировал коллектив сотрудников-энтузиастов исследований по созданию межконтинентальных ракет и освоению космического пространства. Сначала в него входили Игорь Марианович Яцунский и Глеб Юрьевич Максимов. В 1950 году к работе в группе были привлечены также Лидия Николаевна Солдатова, Анатолий Викторович Брыков, Григорий Макарович Москаленко, Игорь Константинович Бажинов, Олег Викторович Гурко. С группой Тихонравова взаимодействовали такие ученые, как Владимир Николаевич Галковский и Ян Иванович Колтунов. В 1951–1957 годах в НИИ-4 работал будущий космонавт Константин Петрович Феоктистов.
Эти специалисты впервые в стране нашли принципиальные решения всех основных вопросов, связанных с созданием межконтинентальной ракеты, ракеты-носителя и искусственного спутника Земли. С полным основанием можно считать, что результаты выполненных в НИИ-4 в конце 1940-х — начале 1950-х годов исследований явились теоретическим фундаментом для дальнейших работ по освоению космического пространства.
Для читателя будет интересным тот факт, что еще в 1946 году появилась докладная записка М. К. Тихонравова Сталину и министру авиационной промышленности М. В. Хруничеву о том, что есть возможность запуска в космос человека. 20 июня 1946 года Хруничев написал Сталину о предложениях М. К. Тихонравова и Н. Г. Чернышева:
«Секретно
ПРЕДСЕДАТЕЛЮ СОВЕТА МИНИСТРОВ СОЮЗА ССР товарищу СТАЛИНУ И. В.
По Вашему поручению мною рассмотрено предложение группы инженеров, руководимой товарищами Тихонравовым и Чернышевым, о создании ракеты, предназначенной для полета с двумя человеками и аппаратурой на высоту 100–150 километров.
Представленный проект ракеты несколько тождественен с немецкой ракетой Фау-2, но с удлиненным корпусом, герметической кабиной для пилотов и приборов с увеличенными баками, с расчетом заливки горючего 9 тонн, вместо 8 тонн на Фау-2. Для рассмотрения этого предложения мною была создана экспертная комиссия под предводительством заместителя начальника ЦАГИ, академика Христиановича. Комиссия дала положительное заключение по идее, изложенной в предложении этой группы инженеров…
Докладываю:
Полет ракеты технически возможен. По имеющимся сведениям в Германии были полеты ракеты подобного типа на высоту до 30 километров.
Вторая часть проблемы — спуск ракеты — связан с большими техническими трудностями, так как не исследованы такие вопросы, как спуск герметичной кабины без ракеты, работа различного рода автоматических устройств, управляющих полетом, отделение корпуса двигателя от ракеты в момент начала спуска и другие.
<…> Одновременно докладываю, что в письме, адресованном на Ваше имя товарищами Тихонравовым и Чернышевым, назывался срок строительства высотной ракеты, близкий к году, после же рассмотрения всех материалов авторы называют уже срок два года. Следует отметить, что срок два года является минимальным и весьма напряженным. Группа инженеров, возглавляемая тов. Тихонравовым, по своему инженерному опыту в этой области не является достаточно сведущей, за исключением самого тов. Тихонравова, который в области реактивной техники имеет опыт и навык. В связи с этим, если будет предрешен вопрос об организации бюро, эту группу придется усиливать за счет более опытных специалистов.
Требование товарищей Тихонравова и Чернышева о создании для работы над высотными ракетами специальной организации в виде института или лаборатории с производственной базой считаю преждевременным. Создание такой организации возможно только после проведения первых испытаний высотной ракеты на базе одного из институтов Министерства Авиапромышленности.
М. Хруничев».
Работая в НИИ-4 МО, группа Тихонравова провела громаднейшую расчетную работу и доказала, что с помощью пакетной ракеты, состоящей из одноступенчатых ракет с дальностью около тысячи километров, можно вывести на орбиту искусственный спутник Земли.
В последующие годы работы по искусственным спутникам Земли становились все более масштабными. Были разработаны научные основы управления спутниками различного назначения, проведения наблюдений и измерений координат искусственных спутников Земли. 14 июля 1948 года на научной сессии Академии артиллерийских наук М. К. Тихонравов выступил с докладом «Пути осуществления больших дальностей стрельбы ракетами», где предложил пакетную схему ракеты на базе существующих ракет. Свой доклад он заключил словами: «Таким образом, дальность полета ракет не только теоретически, но и технически не ограничена».
Доклад был воспринят скептически. К нему отнесся серьезно только Сергей Павлович Королев, работавший тогда главным конструктором ОКБ-1. Он специально приехал к Тихонравову в НИИ-4, увидел расчеты и графики и сказал окружившим его инженерам: «Вы — инженеры с большой буквы!» Королев ухватился за идею пакетной ракеты и наладил сотрудничество с Тихонравовым, воплотив его идеи в ракете Р-7. Тому есть документальные доказательства. Дневник Тихонравова свидетельствует о частых встречах с Королевым. Пункт о перспективности направления работ по пакетной схеме появился в эскизном проекте ракеты Р-3 в 1949 году.
